Устройство для защиты электроустановки Советский патент 1982 года по МПК H02H3/24 H02H7/08 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты электроустановок от анормальных режимов работы.

Известно устройство защиты, содержащее терморезисторы или RC-цепочку, триггерное устройство и исполнительный элементi включенный на выход триггера f1.

Однако устройство- характеризуется низкой надеи ностью и точностью работы. Это вызвано тем, что с помощью простых RC-цепочекнельзя получить большой диапазон выдержки времени, а с помощью терморезисторов - малый, вследствие чего устройство не обеспечивает наиболее полного согласования с тепловой перегрузочной характеристикой защищаемой электроустановки. Кроме того, известное устройство защищает электроустановку только по одному параметру - току, температуре или напряжению. В промышленности эле троустановки работают в различных

температурных условиях и режимах нагрузки, поэтому для них следует применять одновременно два типа защиты токовую и тепловую. Это во многих случаях не оправдано, так как ведет к усложнению схем автоматики и защиты.

Наиболее близким техническим решением- к изобретению является устройство, которое обеспечивает как раздельную, так и комплексную защиту электроустановки. Это устройство содержит аналог однопереходного.транзистора, первый вход которого через диод сое(5 динен с выходом первой RC-.цепочки, а выход - с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, управляющий работой коммутирующего узла , делитель напряжения, подключенный

20 к параметрическому стабилизатору, вторую RC-цеопцку и источник питaиияf2J,

Однако известное устройство также rte обладает достаточной надежностью. Это вызванотем, что обмотка

исполнительного элемента является балластным сопротивлением стабилизатора и при пуске электроустановки в работу исполнительный элемент может включиться и ложно отключить коммутирующий узел. Отключение происходит при длительном пусковом режиме, так как постоянная времени цепи конденсатора, включенного параллельно параметрическому стабилизатору, мала. Кроме того, не обеспечивается подстройка устройства по. сопротивлениям терморезисторов, значения которых могут сильно изменять ся от образца к образцу, а соединение второй RC-цепочки через стабилитрон с управляющим переходом тиристора и через потенциометр с источником питания усложняет устройство и технически не оправдано. Недостатком устройства являетсятакже возможность его включения на неполнофазный режим питающей сети и его неработоспособность при обрыве проводов цепи термосопротивлений или их коротком замыкании. Это вызвано тем, ито исполнительный элемент не связан с напряжением питающей сети в начальный момент пуска электроустановки, а обрыв термосопротивлений приводит к тому, что второй вход аналога однопереходного транзистора подключается к минусово1% шине источника питаний. Аналог открывается, но так как сопротивление потенциометров первой RC-цепочки велико, то тиристор по управляющему переходу не от крывается и при возр/1кновении анормального режима во время -пуска электроустановка не отключается. При коротком же замыкании термосопротивлений напряжение переключения аналога однопереходного транзистора увеличивается и последний может быть открь1т только при больших перегрузках. Эти недостат ки присущи устройству при использовании его для температурной или комплек ной защиты.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве защиты электроустановки, содержащем аналог однопереходного транзистора, первый вход которого через первый диод соединен с выходом первой RC-цепочки, а выход - с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, управляющий работой коммутирующего узла, делитель напряжения, псздключенный к параметрическому стабилизатору, вторую RCцепочку и источник питания, исполнительный элемент подключен к источнику питания через второй диод и балластный резистор и шунтирован тиристором параллельно которому включены через второй диод параметрический стабилизатор и обе RC-цепочки, выход второй из которых через третий диод соединен с первым входом аналога, однопереходного транзистора, при этом делитель напряжения подключен к параметрическому стабилизатору через четвертый диод, а в его цепь включен потенциометр, .средний вывод которого соединен с вторым входом аналога однопереходного транзистора.

При использовании устройства для температурной защиты параллельно первому делителю напряжения включен второй делитель, выход которого через пятый диод соединен с общей точкой соединения термосопротивления и потенциометра первого делителя напряжения

Кроме того, катод четвертого диода через резистор, шестой диод и кнопку управления подключен к одному из фазных проводов питающей сети, а катод пятого диода через седьмой диод соединен с анодом тиристора и первым зажиМом исполнительного элемента, второй зажим которого подключен через источник питания к нулевому проводу питающей сети.

При использовании устройства для токовой защиты анод тиристора и исполнительный элемент подключены к фазному проводу питающей сети через резистор, шестой диод и кнопку управления .

При использовании устройства для температурной или комплексной защиты в него дополнительно введен транзистор, эмиттер которого соединен с катодом пятого диода, база - со средним выводом одного из потенциометров второго делителя напряжения, а коллектор через резистор - с выходом аналога однопереходного транзистора.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство защиты электроустановки содержит аналог однопереходного транзистора 1, первый вход которого через диод 2 соединен с выходом RCцепочки на потенциометрах 3 и 4, конденсаторе 5 и диоде 6 и через диод 7 с выходом второй RC-цепочки на потенциометре 8 и .конденсаторе 9, а выход - с управляющим переходом тиристора 10, исполнительный элемент 11, управляющий работой коммутирующе го узла 12, делитель напряжения на резисторах 13 и потенциометре 1, средний выход которого соединен с вторым выходом аналога однопереходно го транзистора, параметрический стабилизатор 15, параллельно которому через диод 16 подключен делитель напряжения и источник 17 питания. Исполнительный элемент 11 и тиристор 10 через диод 18 и балластный резист 19 подключены к источнику 17 питания Второй делитель на потенциометре 20 и ;.резисторе 21 подключен параллельно первому делителю, при этом его выход через диод 22 соединен с.общей точкой позисторов 13 и потенциометра It. Катод диода 16 через резистор 23 диод 2k и кнопку 25 управления, подключен к фазе питающей сети, а катод диода 22 через диод 26 соединен с анодом тиристора 10 и одним зажимом исполнительного элемента 11, второй зажим которого через источник 17 питания подключен к нулевому проводу питающей сети. При токовой защите ре зистор 23, диод 2 и кнопка 25 управ ления подключены к аноду тиристора 10. При необходимости в схему включе ны транзистор 27, эмиттер которого соединен с катодом диода 22, база со средним выводом потенциометра 20 второго делителя напряжения, а колле тор через резистор 28 - с выходом аналога однопереходного транзистора 1 . При использовании устройства для токовой или комплексной защиты электроустановки в качестве источника 17 питания используются трансформаторы тока, первичные обмотки которых вклю чены в силовую цепь электроустановки а вторичные через выпрямитель нагружены на устройство и сглаживающий фильтр. При температурной защите электроустановки в качестве источника 17 питания используется трансформатор или питающая сеть. Исполнительный элемент 11 и коммутирующий, узел 12 могут быть выполнены на бесконтактной или контактной основе. При использовании устройства для то ковой защиты с помощью позистора 13 осуществляется коррекция устройства по окружающей температуре воздуха, а при температурной или комплексной контроль за температурой элементов электроустановки, при этом коррекция по окружающей температуре осуществляется с помощью второго термосопротивления; например терморезистора 29При необходимости коррекции может не осуществляться, когда термосопротивления позистора 13 и терморезистора 29 закорачиваются. Устройство при осуществлении комплексной защиты электроустановки работает следующим образом. В исходном состоянии исполнительный элемент 11 и коммутирующий узел 12 обесточен. Тиристор 10 и аналог однопереходного транзистора 1 закрыты, конденсаторы 5 -и 9 разряжены. Позисторы I3 установлены на элементах электроустановки, которая отключена от питающей сети. При замыкании кнопки 23 управления фазное напряжение через диоды 2k и 26, резистор 23 и резисторы 13 поступает на исполнительный элемент 11. Если температура элементов электроустановки не превышает предельно допустимого значения и цепь резисторов 13 не оборвана, то при наличии всех фаз питающей сети включаются в работу .исполнительный элемент 11 и коммутирующий узел 12. На электроустановку поступает напряжение питающей сети. На выходе источника 17 питания появляется напряжение. Заряды конденсатора 9 через потенциометр 8 обеспечивают отстройку устройства от ударных токов переходного режима элект-, роустановки, а зарпды конденсатора 5 - от пусковых токов. Время заряда конденсатора 5 с помощью потенциометров 3 и 4 выбирается в несколько раз большим длительности переходного процесса, по окончании которого конденсаторы 5 и 9 разряжаются до установившегося значения. Устройство настроено таким образом, что при перегрузке электроустановки до 1,3-1,5 номинального значения осуществляется температурная защита, при больших перегрузках - токовая. Это дЬстигается с помощью потенциометров 3, , 8 и 1. Если длительность перегрузки превышает время пуска электроустановки или перегрузки более 1,3-1.5 номинального значения, а также при обрыве одной из фаз питающей сети при 7. Э этой п1ерегрузке электроустановки конденсатор 5 через определенное время заряжается до напряжения переключения аналога однопереходного транзистора 1 . Последний открывается и разрядный ток конденсатора 5 открывает тиристор 10. Исполнительный элемент 11 и коммутирующий узел 12 отключают электроустановку от питающей сети. При возникновении короткого замы- О жим

кания в силовой цепи электроустановки напряжение на выходе источника 17 питания и потенциометра 8 резко возрастает. Конденсатор 9 через несколько миллисекунд заряжается до напряжения 15 переключения аналога однопереходного транзистора 1. Электроустановка обесточивается. .

В случае возникновения перегрузки электроустановки менее 1., номи- 20 нального значения конденсатор 5 заря жается до нового установившегося значения, но аналог однопереходного тран зистора 1 остается в закрытом состоянии так как напряжение на конденсаторе 5 меньше напряжения переключения. Перегрузка электроустановки приводит к перегреву ее элементов. При достижении температурной предельно допустимого значения сопротивление позисторов 13 резко возрастает. Это приводит к уменьшению напряжения переключения аналога однопере; одного транзистора, а так как напряжение на конденсаторе 5 превышает новое значение напряжения переключения, то аналог однопереходного транзистора 1 открывается. Электроустановка обесточивается. Ее повторное включение в работу возможно только при остывании ее элементов до номинальной тем пературы. При обрыве позисторов 13 в момент пуска электроустановки диод 22, включенный на выходе делителя 20 и 21 на пряжения открывается и напряжение переключения аналога однопереходного транзистора 1 автоматически устанавли вается минимальным, но достаточным для надежного открывания тиристора 1 О. При закорачивании позисторов 13 открывается транзистор 27 и тиристор 10, поэтому электроустановка отключа ется от питающей сети. При использовании устройства для частных видов защит процессы в схеме аналогичны описанному. Разница заключается у юм, что при токовой

Использование в предлагаемом устройстве одновременно двух принципов контроля за работающей электроустановкой позволяет унифицировать известные устройства защиты, снизить их номенклатуру, затраты на изготовление, эксплуатацию и ремонт и обеспечить самоконтроль устройства. При использовании устройства для комплексной (защите не используются позисторы, а цепочка из резистора 23, Диода 2k и кнопки 25 управления подключается к тиристору 10 и исполнительному элементу 11. При температурной защите электроустановки не используются трансформаторы тока. С помощью потенциометров 3, , 8, И и 20 устанавливается в этих условиях требуемый реработы элементов устройства. защиты достигается наиболее полное согласование защитной характеристики с тепловой перегрузочной характеристикой электроустановки. Формула изобретения 1. Устройство для защиты электроустановки, содержащее аналог однопереходного транзистора, первый вход которого через первый диод соединен с выходом первой RC-цепочки, а выход с управляющим переходом тиристора, исполнительный элемент, .управляющий работой коммутирующего у-зла, делитель напряжения, подключенный к параметрическому стабилизатору, вторую RC-цепочку и источник питания, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, исполнительный элемент подключен к источнику питания через второй диод и балластный резистор и шунтирован тиристором, параллельно которому включены через второй диод параметрический стабилизатор и обе RC-цепочки, выход второй из которых через третий диод соединен с первым входом аналога однопереходного транзистора, при этом делитель напряжения подключен к параметрическому стабилизатору через четвертый диод, а в его цепь включен потенциометр, средний вывод которого соединен с вторым входом аналога однопереходного транзистора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

при использовании устройства для температурной защиты, параллельно первому делителю напряжения включен второй делитель, выход которого через пятый диод соединен с общей точкой соединения термосопротивления и потенциометра первого делителя напряжения.

3. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что катод четвертого диода через резистор, шестой диод и кнопку управления подключен к одному из фазных проводов питающей сети, а катод пятого диода через седьмой диод соединен с анодом тиристора и первым зажимом исполнительного элемента, второй зажим которого подключен через источник питания к нулевому проводу питающей сети.

. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е .е с я тем, что, с целью

использования устройства для токовой защиты, анод тиристора и исполнительный элемент подключены к фазному проводу питающей сети через резистор, шестой диод и кнопку управления.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него дополнительно введен транзистор, эмиттер которого соединен с катодом пятого диода, база - со средним выводом одного из потенциометров второго делителя напряжения, а коллектор через резистор - с выходом аналога однопереходного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № , кл. Н 02 Н 7/08, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2 97208/2 -07,

кл. Н 02 Н 7/08, 1978.